研制了一台高重复频率电光调Q单纵模主振荡激光器。利用高速电子电路负反馈控制系统,在激光器谐振腔内引入一个随光强动态变化的损耗,建立了准连续的预激光状态,在此基础上进行电光调Q,加上谐振反射器的纵模选择作用,最终实现了稳定的单纵模输出。激光重复频率为1kHz,脉冲宽度为15ns,最高脉冲能量为2mJ,在30min时间内,单纵模几率达100%。激光器...
采用横向啁啾体布拉格光栅作为二极管激光器的外腔,实现一种简单易行的窄谱线宽、波长稳定且连续可调谐的外腔二极管激光器。实验研究了横向啁啾体布拉格光栅外腔二极管激光器的波长稳定性及谱宽压窄特性,分析了横向啁啾体布拉格光栅的波长调谐特性及其功率特性,研究表明,在横向啁啾体布拉格光栅外腔反馈的作用下,二极管激光器输出光谱的中心波...
基于扩展的标量非线性薛定谔方程,理论研究了不同抽运方式对正色散腔被动锁模掺镱光纤激光器输出特性的影响。结果表明,在初始总增益相同条件下,对于给定的增益饱和能量,反向抽运时耗散孤子的光谱宽度和脉冲宽度均比正向抽运时小,而对应的脉冲峰值功率比正向抽运时高,并且反向抽运时脉冲的啁啾线性拟合度相比正向抽运时低。当增益饱和能量相同时...
连续可调谐的紫外激光一般通过红外或可见激光进行外腔倍频获得,然而倍频腔锁定电路的带宽限制了激光器的调谐性能。将前馈控制方法用于中性汞原子激光冷却的四倍频紫外激光器,即在调谐基频激光频率的同时,同步调节级联的两个倍频腔。这不仅降低了激光器频率调谐中引入的功率噪声,还提高了紫外激光器的频率调谐范围,使得紫外激光器的调谐能力得...
提出基于8字型结构布里渊多波长光纤激光器的可调谐高频微波的产生方法,该结构耦合输出奇次阶斯托克斯光,从而实现间隔约为20GHz或0.16nm的双波长激光信号输出,第一阶斯托克斯光和第三阶斯托克斯光功率变化在±0.35dB以内。双波长激光信号通过外差的方式进入高速光电探测器产生21.39GHz的微波信号,所得到微波信号的信噪比约为20dB,通过拟合得到3d...
由Van Cittert-Zernike提出的部分相干光定理出发,研究了大功率垂直腔面发射激光器（VCSEL）及其列阵器件的空间相干特性。采用杨氏双缝干涉实验装置得到980nm波段VCSEL单管器件的干涉条纹图样,再将干涉图样转换进行灰度读取处理得到光强分布图样,最后分别采用积分法和平均值法对光强图样进行计算,所得结果与由Van Cittert-Zernike定理所得的空...
实验研究了圆孔衍射调制下的强激光在克尔非线性介质中的传输特性。观测了小尺度自聚焦效应引起的多细丝形成、单根细丝演化以及细丝之间相互作用过程。结果表明：在非线性传输过程中,衍射调制光束在空间特定位置出现调制增长,导致光束分裂形成多路细丝;单根细丝的强度并非无限增长,而是达到一定值后通过锥形发射释放多余能量,同时与背景光相互...
腔镜准直是多程放大光路准直中的基础,针对高功率固体激光装置多束组并行准直对腔镜准直的要求,提出一套基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以避免腔镜准直受到图像质量的影响而导致精度偏低。在神光Ⅲ主机装置上进行了该腔镜准直算法的实验验证,实验结果表明,相对于传统算法,采用基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以将腔镜准直精度由8μrad提升至3....
线结构光扫描法是一种常用的三维探测方法,它可以应用于水下和空气中进行目标的探测。在目前线结构光扫描三维重建理论的基础上,研究了同时获取三维信息和颜色信息的方法。红、绿、蓝激光作为三色光源,依据颜色混合原理,进行相应颜色空间变换,用于水下物体的三维真彩色恢复。结果表明,物体的颜色恢复到人眼的视觉效果,并且目标物体的三维信息重...
光化学还原方法可以合成金属纳米颗粒并同时实现纳米颗粒形貌和尺寸的控制,是贵金属纳米颗粒合成领域的研究热点之一。提出了一种制备大面积表面金属光栅的方法,利用光化学还原方法合成了金纳米颗粒,并通过双光束干涉的方法在玻璃基底上沉积生成金纳米颗粒光栅,制备出具有一定耦合效率的表面等离子激元（SPP）耦合光栅。金纳米颗粒光栅结构的周...
在2.5mm厚6061铝合金光纤激光穿透焊接实验的基础上,着重研究了焊接热输入对焊缝成形的影响。结果表明,光纤激光穿透焊的焊缝熔宽随焊接热输入的增加而增加,且背面熔宽的增幅更快。激光功率越高,获得稳定全熔透焊缝的热输入调节范围越大。焊接接头熔合区附近为柱状晶组织,焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织。随焊接热输入的逐渐降低,焊缝区显...
陶瓷材料的性能优越,但是表面质量差,采用短波长激光抛光技术可以有效提高陶瓷材料表面质量。针对紫外激光抛光Al2O3陶瓷过程中可能存在的熔化、汽化、微裂纹、材料的熔融飞溅和光化学作用等不同的作用形式进行了实验研究。通过对抛光后表面形貌特征进行观测,研究了紫外激光抛光Al2O3陶瓷的作用机理,并分析了高能量密度下产生的白色粉末的形貌、...
采用激光熔覆技术在38CrMoAl钢表面制备了不同纳米TiC/C添加量的镍基复合涂层。利用现代微观分析技术和性能检测手段,系统分析了纳米TiC/C添加量对镍基复合涂层微观组织形貌和性能的影响规律。结果表明,不同纳米TiC/C添加量镍基复合涂层主要是由γ-Ni、Ni3B和M23C6相组成。但有所不同的是,随着纳米TiC/C添加量的增加,γ-Ni树枝晶的数量呈现出先增...
利用带有预气化脉冲的激光束,对Ti6Al4V钛合金进行激光点焊胶接复合连接实验,分析了胶层分解后产生的残余碳对激光点焊胶接复合接头内组织和性能产生的影响。研究结果表明,胶层分解后产生的残余碳会使钛合金的激光点焊胶接复合接头中出现大量的TiC,并且在焊点与胶层接触的界面处生成以TiC为主的界面反应区。对钛合金激光点焊胶接复合接头内部组...
激光切割液晶玻璃是一个复杂的激光与材料相互作用的过程。在使用热裂法切割液晶玻璃时,裂纹尖端的应力强度因子（SIF）的大小是决定裂纹是否扩展的关键。使用热权函数技术计算了激光切割过程中裂纹尖端SIF的大小,与断裂判据相比较判断裂纹的扩展情况。研究了激光功率、光斑半径、切割速度和裂纹长度对切割过程中裂纹尖端SIF的影响,结果表明激光...
分别对置于铜、钛及耐火砖导热台上的Ni-33%Sn（质量分数,下同）合金进行激光熔凝实验,以研究不同的导热条件下激光重熔对Ni-33%Sn合金微观组织的影响。结果显示,在Ni-33%Sn合金试样被熔透的条件下,三种不同导热台上试样微观组织比较相似,熔池底部均产生了反常共晶组织,并且铜台上试样反常共晶区域明显大于其他两种导热台。分析认为,试样熔池底...
在介入式内窥手术中,需要对手术器械精确定位。传统电磁定位（EMT）方法因稳键性低、复杂度高,难以应用于临床。为解决上述问题,在电磁系统的基础上加入惯性传感单元（IMU）,实现了多传感定位方法。多种传感信息的融合可提高系统的抗干扰能力。同时,惯性子系统可降低电磁系统的复杂度,提高整体的实用性。实验结果表明,姿态跟踪误差低于1°,位置定...
探讨低能量激光照射是否对体外培养的成骨细胞增殖过程中的hedgehog信号通路产生影响,揭示低能量激光照射促进骨形成的分子学机制,为其在口腔种植的临床应用提供理论依据。体外培养小鼠成骨样细胞系MC3T3-E1,用hedgehog信号通路增强剂N端hedgehog重组蛋白（N-Shh）、hedgehog信号通路抑制剂环巴胺对低能量激光照射后的MC3T3-E1进行干预,随机分为...
为抑制循环频移器（RFS）中IQ调制器的非线性引起的三阶串扰,提高多载波光源输出的平坦度和载噪比,提出了基于线性IQ调制器（LIQM）的循环频移器结构（LIQM-RFS）的多载波产生方案。理论分析得出线性IQ调制器在有效抑制三阶串扰的情况下,对射频信号驱动电压的选择范围是IQ调制器的两倍,特别是能够在一阶信号转换效率较高的范围内实现对三阶串扰...
根据轨道角动量（OAM）密度的定义,推导出高阶贝塞尔光束和高阶拉盖尔高斯光束一样具有轨道角动量,且不存在发散角的问题,并基于该理论提出了一种适合基于高阶贝塞尔函数的OAM光束传输的折射率环状分布的光纤结构。理论分析了在这种折射率环状分布结构的光纤中可能传输的OAM模式,并且仿真得出了这几个OAM模式的强度分布图和相位分布图。理论分析...
采用两级放大结构,利用光纤环形镜（FLM）并结合两根光纤光栅（FBG）进行增益平坦和增益控制,搭建了全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器,实验测试了放大器的输出性能。放大器最大输出功率为1.399 W。在1535-1547nm范围内,增益不平坦度为±0.75dB。研究了信道在小功率和大功率信号输入条件下,放大器的增益控制特性,当信道2的功率在-33.7dBm...
针对现有模式复用器的不足,根据有效折射率匹配效应,设计一种非对称平面光波导型模式复用/解复用器。波导结构由1个波导主臂和2个波导分支臂组成。研究了波导各项参数的确定准则,仿真分析了不同的波导底面宽度比对模式复用/解复用性能的影响,确定了最佳的波导底面宽度比,分析了基模和一阶模在波导中的传输过程和光场能量流动情况。结果表明：非...
针对高功率光纤激光器在实际应用过程中所面临的高效耦合及激光输出质量问题,自行设计了大模场微结构光纤的波导结构,采用集束拉丝技术制备了纤芯直径41μm、内包层数值孔径0.62、纤芯数值孔径0.05、有效模场面积约530μm2的掺镱微结构光纤。在抽运功率为35.0 W的条件下,获得的单模激光输出功率为19.1 W,斜率效率为55.2%,光束质量因子M2小于1.01。
由于布里渊光时域反射（BOTDR）系统中布里渊散射信号非常微弱,常常导致传感距离受限,进而影响系统的信噪比和测量精度。因此,提出对BOTDR系统中布里渊散射信号的前向和后向拉曼放大进行研究。实验结果表明,后向抽运拉曼放大的受激布里渊散射（SBS）阈值要比前向抽运的高;当抽运功率为700mW时,前向抽运放大增益可达13.78dB,随后出现二阶布里渊散...
光学气敏材料吸附气体分子后导致光学性质发生变化,运用这一原理来检测环境中的气体成分,称为光学气敏效应。采用基于密度泛函理论（DFT）体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了光学气敏材料金红石相TiO2（110）表面吸附H2S分子的微观特性,计算了TiO2（110）表面吸附能、电荷密度、态密度和光学性质的变化。结果表明,TiO2最稳定的表面是...
干涉测量是众多科学与工程领域广泛采用的精密计量手段。探索了一种方便可控的基于双光栅衍射的叠栅干涉相敏测角方法,可直接用于接近式光刻过程中掩模衬底的倾斜矫正及面内角调节,便于微纳米器件及微光电子系统集成等相关应用。本方法旨在分别利用双光栅多次衍射产生的对称与相似级次,实现（m,-m）级叠栅干涉与（m,0）级叠栅干涉,产生相位与二...
惯性约束聚变（ICF）研究中对实验靶的瞄准和定位具有很高的精度要求,设计了一套基于中心辅助参考系统、靶定位系统和靶准直器三个单元组合的技术方案,借助有限元法分析了系统静态变形和瞬态稳定性,提出了束靶耦合的高分辨率平行光管精密校准方法,实现了神光II升级装置优于12μm的靶瞄准和定位精度。该方案使得装置成功实现了Φ800μm实验靶单路激...
为了改善激光测距数据处理中信号提取困难以及自动化程度还不高的现状,考虑激光测距数据的特征,结合二值图像处理和分析的技术提出一种新的提取测距信号的方法。先将原始数据映射为一幅二值图像,根据激光测距数据密度分布特点作第一次粗略的去噪,再根据信号形状特征作一次细去噪,将去噪后的图像矩阵逆映射回来。实验结果显示用于各种激光测距中...
大气湍流的随机变化对星地激光通信性能有所限制,高速激光通信对瞬时湍流特性的描述提出新的要求。基于剪切干涉法对大气相干长度进行直接、实时测量。通过测量经过大气扰动的畸变光波前的剪切相位分布,利用满足各态历经随机过程条件时,相位结构函数的时间平均等于系综平均的特点,结合Fried相位结构函数,得到实时的大气相干长度。采用波长为635n...
提出了一种基于小波变换的工件表面质量损失检测方法,采用二维激光扫描仪对工件表面进行测量,获取表面形貌信息,将测量到的三维点云数据类比于灰度图像中的像素点云,采用基于小波变换的边缘检测方法,提取工件表面损伤的特征,并对损伤区域进行定位,进而计算工件表面的体积损失及质量损失。针对钢材料工件表面的损伤,进行了检测实验研究。对钢材料...
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